[发明专利]转换控制电路及其转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种转换控制电路及其转换器，尤其涉及一种内建稳压电路的转换控制电路及其转换器。

背景技术

近年来，非隔离式转换器因其电路简单、零件少及成本低的优势，在发光二极管(LED)照明市场广为使用。

图1为美国SUPERTEX公司所生产的发光二极管驱动芯片HV9910的应用电路图。图1中显示一降压(buck)转换器。此降压转换器具有一转换控制电路10a(即驱动芯片HV9910)、一电感L0、一个二极管D0、一功率晶体管Q0与一电流侦测电阻R0。当功率晶体管Q0导通时，电压输入端VIN所提供的电能同时供应给电感L0与发光二极管灯串20。当功率晶体管Q0截止时，储存于电感L0的电能会以电流方式供应给发光二极管灯串20，使发光二极管灯串20持续发光。转换控制电路10a依据来自电流侦测电阻R0的反馈电压信号Vcs控制功率晶体管Q0的导通与截止，稳定电流经发光二极管灯串20的电流值。

转换控制电路10a直接连接至电压输入端VIN以取得所需的电能。如图1中所示，电压输入端VIN的输入电压经由转换控制电路10a内部的线性稳压电路11转换为一电源电压VDD(此处的电源电压为7.5V)，供应转换控制电路10a运作所需的电能。转换控制电路10a于取得足够的电源电压VDD而启动后，振荡器12随即输出导通脉冲至SR正反器13的输入端S，使SR正反器13的输出端Q输出高电位信号，以导通外接的功率晶体管Q0。

当功率晶体管Q0被导通时，电流由电压输入端VIN经电感L0、发光二极管灯串20、功率晶体管Q0与电流侦测电阻R0流动至接地端。随着流经电流逐渐增加，当电流侦测电阻R0的高压端的电位上升至参考电压Vr0(例如：250mV)时，比较器COMP0输出高电位信号，使SR正反器13的输出端Q输出低电位信号，以截止功率晶体管Q0。

电感L0在外接功率晶体管Q0的导通期间会储存能量，并于外接功率晶体管Q0截止后释放能量。释放的能量以电流方式由电感L0经发光二极管灯串20及二极管D0回到电感L0，直到震荡器12产生下一个导通脉冲使外接功率晶体管Q0再度导通。当流经功率晶体管Q0的电流使电阻R0的高压端的电位上升至参考电压Vr0时，外接功率晶体管Q0会再度截止，重复上述周期动作。

如前所述，发光二极管驱动芯片HV9910采用内部高压线性稳压方式进行稳压，稳压过程所造成的功耗可以下列算式表示：

功耗(Pd)＝(Vin-VDD)×IDD...(1)

其中，Vin指电压输入端VIN的输入电压、VDD指电源电压、IDD指用来产生电源电压VDD的电流。依据发光二极管驱动芯片HV9910的使用说明书所提供的数据：VDD＝7.5V、IDD＝1mA、Vin＝264×1.414＝373V，套入算式(1)计算出来的功耗为：功耗(Pd)＝(373-7.5)×1×10-³＝0.37(W)。

依据上述计算结果可知，在高交流输入电压应用时，稳压功耗可达0.37瓦。此功耗对于一般使用的3瓦输出的发光二极管灯泡而言，稳压功耗所占比重高达12.33％，如此高功耗将导致转换器效率低落。

图2为上海晶丰明源公司(BPS)所生产的发光二极管驱动芯片BP2808的应用电路图。如图2中所示，此转换器的转换控制电路10b(即驱动芯片BP2808)内部具有一低压晶体管QL，串接至外接功率晶体管Q0。通过控制转换控制电路10b内部的低压晶体管QL的导通与截止即可同步控制外接功率晶体管Q0的导通与截止。

不同于前述驱动芯片HV9910是以固定频率(constant frequency)的方式产生导通脉冲，二者略有不同。此转换控制电路10b是以固定关断时间(constant off time)的控制方式产生导通脉冲。也就是，当截止时间到达一预定时间长度时，控制单元15随即产生导通脉冲，导通低压晶体管QL，拉低外接功率晶体管Q0的源极电位，使外接功率晶体管Q0开始导通。此时，电流开始由电压输入端VIN经电感L0、发光二极管灯串20、功率晶体管Q0，低压晶体管QL与电流侦测电阻R0流动至接地端。当电流使电流侦测电阻R0的高压端的电位上升至参考电压时，控制单元15随即关闭内部低压晶体管QL与外接功率晶体管Q0。如此重复上述周期动作。